Java学习笔记 02、Java的基本概念

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长路 发表于 2022/11/22 21:36:09 2022/11/22
【摘要】 文章目录前言一、Java的程序结构源文件、类、方法编译器及JVM各自作用二、关键字及标识符关键字与保留字标识符三、数据类型初识数据类型基本类型整数类型浮点型字符型布尔类型总结引用类型(String)四、运算符算术运算符比较运算符五、乱码字符集运算符优先级参考资料 前言       去年四月份大一下半学期正式开始学习Java,一路从jav

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前言

      去年四月份大一下半学期正式开始学习Java,一路从java基础、数据库、jdbc、javaweb、ssm以及Springboot,其中也学习了一段时间数据结构。

      在javaweb期间做了图书商城项目、ssm阶段做了权限管理项目,springboot学了之后手痒去b站看视频做了个个人博客项目(已部署到服务器,正在备案中)。期间也不断进行做笔记,总结,但是越学到后面越感觉有点虚,觉得自己基础还有欠缺。

      之后一段时间我会重新回顾java基础、学习一些设计模式,学习多线程并发之类,以及接触一些jvm的相关知识,越学到后面越会感觉到基础的重要性,之后也会以博客形式输出学习的内容。

      现在整理的java知识基础点是在之前学习尚硅谷java课程的笔记基础之上加工汇总,部分图片会引用尚硅谷或网络上搜集或自己画,在重新回顾的过程中也在不断进行查漏补缺,尽可能将之前困惑的点都解决,让自己更上一层楼吧。

      博客目录索引博客目录索引(持续更新)



一、Java的程序结构

源文件、类、方法

  • 关系:类存在源文件中,方法存在类中,语句存在方法
  • 各自含义
    • 源文件:扩展名为.java带有类的定义。类用来表示程序的组件,类的内容必须包含在{}中。
    • 类:类中带有一个或多个方法,方法必须在类内部声明。
    • 方法:方法中包含一连串执行的指令,也是包裹在{}中,一个方法就是一个函数或过程。

当Java虚拟机启动执行时,首先会寻找你指定的类(例如java class文件名),接着锁定类中的一个特定main()方法:

public static void main(String[] args){
}

紧接着虚拟机会执行main方法{}中的函数所有指令,每一个Java程序最少有一个类以及一个main(),一个应用程序只有一个main函数!!!

执行过程为三步:保存、编译、运行。



编译器及JVM各自作用

编译器:Java强类型语言,不容许变量保存类型的数据(类型安全性问题),其能找到所有的编译型错误,语法错误,以及对一些违反调用private方法的程序检查。并不会处理一些异常问题,例如字符串除数字。主要就是能够容许动态绑定功能,java可以在执行期引用连程序员都没有预期会碰到的类型。

JVM:期间处理一些问题会抛出异常,存取权限的安全问题,确保不会有人在执行前修改二进制代码。



二、关键字及标识符

关键字与保留字

关键字与保留字都有特殊含义,命名时不能使用下列名称定义

关键字:对java的编译器有特殊的意义,用来表示一种数据类型或者表示程序的结构等。

  • 定义数据类型:classinterfaceenumbyteshortintlongfloatdoublecharbooleanvoid
  • 定义流程控制:ifelseswitchcasedefaultwhiledoforbreakcontinuereturn
  • 定义访问权限:privateprotectedpublicextendsimplements
  • 定义建立实例与引用实例,判断实例:newthissuperinstanceof
  • 用于异常处理:trycatchfinallythrowthrows
  • 用于包:packageimport
  • 其他修饰符关键字:nativestrictfptransientvolatileassert
  • 定义数据类型值的字面值:truefalsenull
  • 其他关键字:abstractstaticsynchronized

保留字:是为java预留的关键字,他们暂时还没有作为关键字,在以后升级版本可能会作为关键字。

  • byValue, cast, false, future, generic,inner, operator, outer, rest, true, vargotoconst, null


标识符

标识符含义、规则以及命名规范

标识符:命名时使用的序列,java中严格区分大小写。

标识符规则

  • 可有英文字母大小写、0-9数字、_或$字符组成。
  • 不能使用数字开头,同时标识符不能包含空格。
  • 不能使用关键字或保留字,但是可以包含关键字或保留字。
  • 严格区分大小写,长度没有限制。

标识符命名规范:仅仅只是种规范,并不强求,但是一般都遵守这种规范

  • 包名:可以多单词组成,全小写,例如:xxxyyyzzz。
  • 类名、接口名:可以多单词组成,所有单词首字母都大写,例如:XxxYyyZzz。
  • 变量名、方法名:多单词组成时,第一个首字母小写,第二个单词后每个单词首字母都大写,例如:xxxYyyZzz。
  • 常量名:所有字母都大写,多单词时每个单词使用下划线连接,例如:XXX_YYY_ZZZ。

其他说明:由于java采用unicode字符集,所以标识符中也可以包含汉字,但是通常不建议使用!!!



三、数据类型

初识数据类型

注意注意,这是数据类型,不是数据结构!!!

Java是强类型的,其含义:需要明确指出的类型,定义,声明及赋值。

所有数据类型包含内容以及取值范围如下图

其中2的31次方都有21亿了,一般来说int就都够用了,在这里特地说明下数字大小。


计算机换算单位(小到大)bitB(byte)KbitKBMbitMBGbitGBTbitTB…,换算关系如下图:

  • bit:是计算机中最小的存储单位。
  • byte:计算机中基本的存储单位。上面一些基本类型就是使用字节byte表示。


基本类型

整数类型

Java各整数类型具有固定的表数范围以及字段长度,不受具体OS(operation system 操作系统)的影响,保证java的可移植性。

整数类型有:byte、short、int、long

定义方式很简单如下:

//下列定义类型在占内存以及可取值范围都越来越大
byte x = 2;
short y = 2;
int z = 2;
long d = 2L;

需要说明的几点:

注意点

  • 定义long类型时,若是后面不加l或者L会认为是int型,所以定义long需要如long d = 100llong d=100L

  • 大容量值不能赋给小容量值,如下:

    • int x = 24;
      byte x1 = x;//这是错误的,编译会报错为:不兼容的类型,从int类型转为byte类型可能会有精度损失
      //若是硬要转,想要跳过编译器处理,可以使用这种方式:byte x1 = (byte)x
      
  • 小容量值可以赋给大容量值,如下:

    • byte x = 24;
      int y=x;//这是允许的
      

说明:我们通常来说定义int就足够用了,特定情况需要使用long类型。



浮点型

Java的浮点型常量默认为double型

分别是单精度float、双精度double

定义方式如下

float f = 1.5f //或者float f = 1.5F
double d = 1.5;

注意点

  • 定义float类型时,若后面不加’f’或者’F’,都直接会被默认为double类型。

  • 大容量不能赋给小容量,见下面情况:

    • //情况一:直接变量赋值
      double f = 3;
      float d = f; //这里编译会报错,会损失精度,若想要跳过编译报错,如float d = (float)f
      
      //情况二:
      float e = 13;
      float d = e + 12.5;//同样也是会编译报错,因为12.5默认为double类型,两者相加就是double类型,所以需要修改如下
      //float d = (float)e + 12.5
      
  • 小容量也是可以赋给大容量。



字符型

可以为任意单个字符或者转义字符

范围为:0-65535

定义方式

char a = 'a';
char a = 97;//允许
char a = (char) 97.0; //97.0为double类型,需要向下转型
char a = '\\';//转义字符,输出为\


布尔类型

只能通过true或false表示

定义如:boolean a = true; 或者 boolean a = false;



总结

这里暂时不介绍引用数据类型,对基本类型进行总结

上述几个类型大小排序为:bytecharshort <int<float<long<double

大容量赋给小容量都需要进行向下转型,否则会有编译问题。

需要注意的如下

其中比较特殊的是char它内存中占2个字节却能够与int相互赋值而不用进行向下转型,如:

//下面两种都是可以编译通过的
int a = 'a';
char b = 12;

java在运算的时候,如果操作数都在int范围内,那么一律按在int空间运算。

简单来说:bytecharshort 这三个类型进行运算,其结果一定是int类型。

byte a = 10;
short b = 11;
short c = (short) (a+b);//这里需要向下转型 或者 int d = a+b;

我们这样想byte是1字节,short是2字节,char也是2字节,编译器应该是通过计算其内存占用空间,1字节+2字节=3字节,那么不就超过了这个三个类型的任意一个了嘛,所以就会出现直接使用int来得到值的情况。

强制向下类型转换会缺失精度,举例介绍。

float a = 15.2f;
int b = (int) a;
System.out.println(b);  //结果为15,向下类型转换会缺失精度

Java中定义基本类型时一定要赋初值,否则编译报错。



引用类型(String)

String属于引用数据类型中的class类,也叫做字符串,下面暂时只介绍连接字符串情况。

一般类的话若是创建对象需要new出来,而声名String类型变量,可以使用""包裹。

String可以与8种基本数据类型变量做运算,并且运算只能是连接运算,使用的+号。

下面列举几种比较特殊情况

①普通连接运算,连接到原本字符串之后

String str = "";
str += 'a';  //"a"
str += true; //"atrue"

②String可以为空字符串,而char不行

String str = "";//编译通过
char a = '';//编译不通过

③String与char相加会变为String;char与char相加会对ASCII码进行累加,此时若+字符串,就会相连,如下情况:

//案例1:整型、字符串与char相混
char c = 'a';
int num = 10;
String str = "hello";
System.out.println(c+num+str);//107hello  
System.out.println(c+str+num);//ahello10
System.out.println(c+(num+str));//a10hello
System.out.println((c+num)+str);//107hello
System.out.println(str+num+c);//hello10a
//说明:从前往后,若是char与string相加那么就会变为字符串,char与char相加就会按照ASCII码相加

//案例2:字符串及转义类型
System.out.println("*    *");         //*	*
System.out.println('*'+'\t'+'*');     //93
System.out.println('*' + "\t" + '*'); //*	*
System.out.println('*'+'\t'+"*");     //93*
System.out.println('*'+('\t'+"*"));   //*   *
  • char字符相加也就是其ASCII相加,输出时会是数字。
  • char字符与String相加,会连接成字符串;若是char是转义字符单独与String相加,配合输出时带有转义效果。

String是常量类,底层就是使用的char value[]来进行存储数据的。



四、运算符

算术运算符

算术运算符指:+,-,*,/…

整数自增问题说明

//问题描述:+1编译问题
short x = 1;
x = x+1;//这样有编译问题的!需要向下转型 x = (short)x+1;

//解决:自增或者+=
x++;//这样就不会出现向下转型情况了。
//或
x += 1; //这样也是可行的

浮点数除数问题

//问题描述:结果为整数,缺失了精度
float f = 5/2;//先计算右边5/2 按照整数相除计算再赋值给f变量,所以会为2.0
System.out.println(f);//2.0

//解决:求得浮点数
float f = (float) (5/2.0); //参与运算的需要为浮点数,这样运算会进行浮点数运算
System.out.println(f);//2.5

比较细节问题

1、基本数据类型中的内存空间问题

byte b = 127;//byte范围为[-128,127]
b++;//底层存储数据采用补码127为[01111111]补+1=[10000000]补  所以其结果就表示为-128
System.out.println(b);//-128

2、浮点型赋值给整型损失精度

int i = 1;
i = (int) 0.1;
System.out.println(i);//0

3、多个自增运算

int n = 10;
n+= (n++)+(++n);// n = n+(n++)+(++n)=(10+10+11)+1=32 最后运算结束了还会自增1
System.out.println(n);//32 


比较运算符

比较运算符指==、>=、<=、!=…

比较运算符的结果都是boolean类型的,要么是true,要么是false,见下图即可:



五、乱码字符集

我们常常会遇到转换字符集时,中文变乱码的情况,下面就说明一下。

乱码:世界上有许多不同的编码格式,同一个二进制数字可以被解释成不同字符,当我们打开一个文件时,若不是按照原本编码格式打开,很容易出现乱码问题,尤其是中文的乱码。

常见的几种编码格式:ASCII码、Unicode编码、UTF-8编码、ANSI编码(又叫GBK字符集)。

      计算机底层是用0、1表示的,为了表示不同的字符,那么就需要使用编码来进行表示,最初的字符集是ASCII码,起初只是针对于美国,之后不同国家也慢慢普及了,这时候就出现问题了,每个国家都有各自的编码。

      接着出现了Unicode编码:将世界上所有的符号都纳入其中,每一个符号都给予一个独一无二的编码,使用Unicode就没有乱码的问题。缺点就是都使用4个字节表示,造成空间的极大浪费。

      最终实际落地的是UTF-8字符集,它是互联网上使用最广的一种Unicode的实现方式,其是一种变长的编码格式,可以使用1-6字节表示一个符号,能够解决Unicode编码的缺点,这里不过多介绍。

      最后再介绍一下ANSI编码,又叫做GBK字符集,在中文版windows系统中就是表示中文,若是你其中有文字是ANSI编码的,再使用UTF-8编码格式打开就会出现乱码情况!!!ANSI并不是某一种特定的字符编码,而是在不同的系统中,ANSI表示不同的编码。

若是想详细了解一下Unicode、UTF-8、ANSI可以看文章彻底弄懂 Unicode 编码ANSI是什么编码?



运算符优先级

见下图即可:

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参考资料

[1]. Java中保留字和关键字的区别

[2]. 计算机存储单位换算 包含各种单位换算

[3]. 尚硅谷_Java零基础教程(宋红康主讲)

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